CN209413929U - 矿井内自点火煤孔煤层气化炉式采区 - Google Patents

Abstract

本实用新型矿井内的自点火煤孔煤层气化炉式采区的目的，是煤矿于煤层生产中热值煤气。本实用新型由煤层群下方的采区注气通风巷道、注气巷道、上向倾斜岩孔、煤层群最下部煤层内的气化煤巷、穿过煤层群各煤层内的气化煤巷的竖直注气岩孔、煤层群最上部煤层内的气化煤巷及其两侧煤层内的气化煤孔依次连接。沿上述巷道和钻孔全长内，有由注气管、喷火剂管、气体采样管、火焰喷射器构成注气管组合，连同气化煤孔构成自点火煤孔煤层气化炉，气化煤孔周边煤层的煤被气化生产煤气。煤气依次进入气化煤巷、采区煤气运输煤巷、矿井煤气运输巷道、矿井煤气运输井筒沿其全断面流至地面。本实用新型适于各类煤层条件的煤矿转产煤气。

Description

矿井内自点火煤孔煤层气化炉式采区

技术领域 本发明涉及于煤层直接生产煤气，属煤化工技术。

背景技术 于煤层生产煤气的现有技术，为前苏联的地面竖直钻孔煤层气化炉。该技术为自地面向煤层施工注气地面钻孔及煤气运输地面钻孔，上两钻孔在煤层内由煤层的原生裂隙连接，构成煤层气化炉。气化原生裂隙周边煤层的煤生产煤气。该技术的问题是，无法设水泵排出涌入两个地面钻孔中的地下水。

发明内容 本发明自点火煤孔煤层气化炉式采区，目的是以矿井的排水水泵解决现有技术的前述问题。

实施本发明，矿井内煤层群下方的、两端依次连链接矿井通风巷道和矿井通风井筒的采区注气通风巷道、注气巷道、上向倾斜注气岩孔、煤层群最下方煤层内的气化煤巷、穿过煤层群各煤层内气化煤巷的竖直注气岩孔、煤层群最上方煤层内的气化煤巷及其两侧煤层内的气化煤孔依次连接，构成煤层气化炉的注气巷道钻孔组合。煤层群各煤层内的气化煤巷，依次连接本煤层内的采区煤气运输煤巷、矿井煤气运输巷道、矿井煤气运输井筒、地面，构成采区煤气运输系统，该系统内的煤巷巷道采用U形钢可伸缩金属支架。煤层群各煤层内的采区煤气运输煤巷，位于采区注气通风巷道正上方并与之平行。煤层群各煤层的气化煤巷，在一个竖直平面上，且长度相等，上方并互相平行。采区注气通风巷道内有气化剂氧气管道、气化剂水蒸气管道、压缩空气管道、二氧化碳管道和水管，构成采区注气管道组合。

实施本发明，煤层群中最上煤层，沿煤层气化炉的注气巷道钻孔组合全长内，有注气管，其一端连接采区注气通风巷道内的气化剂氧气管道和气化剂水蒸气管道，另一端是位于气化煤孔的端部的注气管口。注气管全长内有喷火剂管，其一端连接采区注气通风巷道内的喷火剂容器，另一端连接注气管口处的火焰喷射器。注气管内有气体采样管，其一端连接采区注气通风巷道内的监测台，另一端在气化煤孔连接气化煤巷处伸出注气管外。注气管、喷火剂管、气体采样管、火焰喷射器、喷火剂容气，构成煤层气化炉的注气管组合。气化煤孔及其连接的注气管组合，构成自点火煤孔煤层气化炉。人员在采区注气通风巷道内操作，同时向注气管内注入氧气和水蒸气、向喷火剂管注入喷火剂。喷火剂自火焰喷射器喷出后，迂氧气自然，形成火焰，将气化煤孔壁上的煤点燃，煤孔煤层气化炉生产煤气。煤气流入采区煤气运输系统，沿该系统的煤巷、巷道、井筒的全断面流动至地面。气化煤孔周边煤层的煤被连续气化消耗，形成采空区。

实施本发明，煤层群最上部煤层的气化煤巷两侧煤层内，各有多条气化煤孔，各个气化煤孔均连接1个注气巷道钻孔组合及其内的注气管组合，构成1个自点火煤孔煤层气化炉。一条气化煤巷内的多个煤孔煤层气化炉，同时生产煤气。结束煤气生产后，气化煤巷两侧煤层的煤被气化消耗，形成气化煤巷采空区。

实施本发明，沿采区注气通风巷道和煤层群各煤层内的采区煤气运输煤巷的全长，将采区内煤层划分为多个等长的相互连接的煤气生产单元。每煤气生产单元，由其长度内的采区注气通风巷道连接其两侧各一条的注气巷道、煤层群各煤层内的采区煤气运输巷道连接其两侧各1个气化煤巷，以及每个气化煤巷两侧煤层内的多条气化煤孔构成。每个煤气生产单元内煤气运输煤巷在同一个竖直平面内。因此，煤气生产单元内，煤层群最上方煤层内的每1 各自点火煤层气化炉，其所连接的注气管组合中竖直注气管组合部分，穿过各煤层的气化煤巷。

实施本发明，采区内煤层群各层煤，按自上而下的顺序，逐层接替生产煤气，煤层群最上方煤层为首采煤层。同一煤层内的各个煤气生产单元的2个气化煤巷，按采区煤气运输巷道内煤气流动方向相反的方向，依次按序接替生产煤气。煤层内相邻煤气生产单元的气化煤巷采空区之间，留有煤层的煤未被气化的隔离煤柱，以支撑其两侧气化煤巷采空区上方坚硬岩层不变形，封闭各煤层气化炉。煤层群中1个煤层结束生产煤气后，采区停止煤气生产。人员进入其相邻的下一煤层的各个气化煤巷，施工其两侧煤层内的多个新气化煤孔，将暴露于巷道内的竖直注气管组合中的各管道剪断，完成注气管组合延伸至气化煤孔的工程，构建接替生产煤层内的自点火煤孔煤层气化炉。

实施本发明，生产煤气的气化矿井，其彼此靠近的矿井进风通风井筒和矿井回风通风井筒，分别连接彼此靠近平行的矿井中央进风巷道和矿井中央回风巷道，将矿井划分为两侧。矿井两侧各有一个矿井煤气运输井筒连接1条矿井煤气运输巷道，上2个井筒靠近，以便共同地面生产设施。矿井每侧各有多个采区。每侧的采区的注气通风巷道，均一端连接矿井中央进风巷道，另一端依次连接边界矿井回风巷道和矿井边界回风井筒，构成矿井两侧独立通风系统。矿井进风通风井筒采用地面空气压入井筒的通风方式。各采区的各采区煤气运输煤巷，均分别连接本矿井煤气运输巷道和矿井煤气运输井筒，构成矿井两侧各自独立的煤气运输系统。在矿井一侧的采区生产煤气时期，矿井另一侧施工接替生产采区的工程，矿井两侧的采区交替生产煤气，使生产煤气的一侧无人施工工程。

矿井生产煤气的一侧，其内采区注气通风巷道连接矿井煤气运输巷道和采区煤气运输煤巷的上向巷道内，自下而上依次有密闭墙、沙袋密闭墙和水柱。

实施本发明，两个矿井煤气运输井筒，各自连接1个地面抽风机。在内1个煤层采区开始生产煤气前，开启抽风机，抽出该煤层连接的煤气运输系统中井筒与巷道内的空气，同时各气化煤巷的注气管注入二氧化碳置换空气。当采区内的气化煤巷结束煤层气生产时，其各个自点火煤层气化炉停止注入氧气和水蒸气，改由注气管注入水，水在煤层气化炉采空区内变为水蒸气，一是灭火降温，二是水蒸气置换气化煤巷采空区内残留的高热煤气，以免其中的污染物降温后附着于固体表面，污染地下水。在各气化煤巷采空区内的煤层气化炉的气体采样管所采气样中无煤气后，停止注水，改由各煤层气化炉的注气管注入二氧化碳，并保持气化煤巷采空区内的气压，等于采区煤气运输巷道内的气压。

实施本发明，调控矿井进风井筒所连接的压入大气空气式扇风机的进风压力，使生产煤气的采区注气通风巷道内的气压和生产煤气的气化煤巷内的煤气气压相等。各上向注气岩孔和竖直注气岩孔内，孔壁与注气管壁之间的空隙，充满填充材料加以封闭。注气岩道内有密闭墙封闭各上向注气岩孔，密闭墙上有二氧化碳气体注入管，调控注入二氧化碳的量，使密闭墙两侧的气压均等于气化煤巷中的气压。

实施本发明，连接地面锅炉的气化剂水蒸气管线，沿矿井煤气运输井筒、矿井煤气运输巷道、采区煤气运输管道、通达各注气巷道端部的岩孔、各注气巷道、矿井注气通风巷道铺设，并分别连接矿井注气通风巷道内的气化剂水蒸气管道，该管道对应每个煤气生产单元有常关阀门。

实施本发明，为代替由注气巷道施工多条上向倾斜注气岩孔，每个煤气生产单元煤层群最上方煤层内气化煤巷道的自点火煤层气化炉的注气巷道钻孔组合，由采区注气通风巷道、注气巷道、注气巷道端部的竖直注气管子井、煤层群最下方煤层内的采区煤气运输煤巷及其连接的气化煤巷、穿过煤层群各气化煤巷的竖直注气岩孔、煤层群最上方煤层内的气化煤巷及其两侧煤层内的气化煤孔依次连接构成。沿上述自点火煤层气化炉的注气巷道钻孔组合全长内，有自点火煤层气化炉的注气管组合，连同其连接的气化煤孔构成自点火煤层气化炉。煤层群最上方煤层内的气化煤巷内，有多个气化煤孔，构建多个自点火煤孔煤层气化炉，其连接的多个注气管组合，均穿过竖直注气管。竖直注气管子井内壁与各条注气管之间以及注气管之间的空隙，充满充填材料加以封闭。

本发明的优点，在于解决了现有于煤层生产煤气技术存在的无法设水泵排出地下水的问题。

附图说明

图1现有地面垂直钻孔煤层气化炉平面图

图中，1为煤层；2为煤气地面钻孔；3为注气地面钻孔；4 为地面；5为煤层内原生裂隙，其周边的煤被连续气化消耗。

图2煤层气化炉的巷道钻孔组合注气管组合，采区注气管道组合和采区煤气运输系统图

图中，4为地面；7为煤层气化炉停止生产后的采空区周边煤层轮廓线；8为矿井通风巷道；9为矿井通风井筒；10为采区注气通风巷道；23为注气巷道；11为上向倾斜岩孔；12为煤层群最下方煤层；13为煤层群最下方煤层的气化煤巷；14为竖直注气岩孔；15为煤层群最上方煤层；16为煤层群最上方煤层内的气化煤巷；17为气化煤孔；18为采区煤气运输煤巷；19为矿井煤气运输煤巷；20为矿井运输井筒；21为采区注气管道组合； 22为煤层自点火煤层气化炉的注气管组合，由注气管及其内与其等长的喷火剂管和气体采样管位于气化煤孔端部连接喷火剂管的火焰喷射器构成；24为密闭墙。

图3上向倾斜注气岩孔和竖直注气岩孔横剖面图

图中，11为上向倾斜注气岩孔；25为喷火剂管，26为气体采样管，27为充填物。

图4气化煤孔内注气管组合图

图中，7为煤层气化炉停止生产后气化采空区周边煤层轮廓线；14为竖直注气管组合；16为气化煤巷；17为气化煤孔；22 为注气管；26为喷火剂管；27为伸出注气管的气体采样管；28 为火焰喷射器；29为煤气流动方向

图5气化煤孔横截面图

图中，17为气化煤孔；22为注气管；26为喷火剂管。

图6采区内煤气生产单元图

图中，10为采区注气通风巷道；11为上向倾斜注气岩孔；12为煤气群最下方煤层；13为煤层群最下方煤层内的气化煤巷；14为竖直注气岩孔；15为煤层群最上方煤层；16为煤层群最上方煤层内的气化煤巷；17为气化煤孔；18为采区煤气运输煤巷； 23为注气巷道。

图7相邻煤气生产单元的同一煤层内相邻气化煤巷采空区图

图中，1为煤层，16为原气化煤巷；17为原气化煤孔；30 为气化煤巷采空区；31为隔离煤柱；32为煤层上方的松软岩层； 33为煤层上方的坚硬岩层。

图8采区注气通风巷道与采区煤气运输煤巷封闭图

图中，1为煤层；10为采区注气通风巷道；18为采区煤气运输煤巷；24为密闭墙；41为上向岩巷；42为水；43为水平面； 44为沙袋墙。

图9于煤层生产煤气的气化矿井的平面图

图中，10为采区注气巷道；18为采区煤气运输煤巷；34为矿井进风通风井筒，为竖直的立井；35为矿井回风通风井筒，为竖直的立井；36为矿井进风通风巷道，位于煤层群最下方煤层的下方；37为矿井回风通风巷道，位于煤层群最下方煤层下方；38为连接巷道；39为边界回风井；40为矿井煤气运输井筒，为竖直的立井；41为矿井边界回风巷道；42为矿井煤气运输巷道。

图10带竖直管矿井的自点火煤孔煤层气化炉图

图中，4为地面；6为竖直管矿井；7为自点火煤孔煤孔气化炉采空区周边的煤层轮廓线；8为矿井通风巷道；9为矿井通风井筒；10为采区注气通风巷道；12为煤层群最下方煤层；13 为煤层群最下方煤层内的气化煤巷；14为竖直注气岩孔；15为煤层群最上方煤层；16为煤层群最上方煤层内的气化煤巷；17 为气化煤孔；18为采区煤气运输煤巷；19为矿井煤气运输煤巷； 20为矿井煤气运输井筒；21为采区注气管道组合；22为自点火煤孔煤层气化炉的注气管组合；23为注气巷道；24为密闭墙。

具体实施方式 自现有煤矿的矿井通风井筒，施工矿井中央通风巷道和采区注气通风巷道，采区注气通风巷道连接矿井边界回风巷道和矿井边界回风井筒，构成采区通风系统。同时，施工矿井两侧各一条的矿井煤气运输井筒及其连接的矿井煤气运输巷道。然后，自采区注气通风巷道施工施工煤层群各煤层内的采区煤气运输煤巷和气化煤巷，各采区煤气运输巷道连接矿井煤气运输巷道，构成采区煤气运输系统。最后，自采区注气通风巷道，施工各煤气生产单元煤层群最上方煤层内气化煤孔的注气巷道钻孔组合，以及其内的注气管组合，完成首采区的工程，开始生产煤气。

Claims (10)

1.矿井内自点火煤孔煤层气化炉式采区，于煤层生产煤气，其特征是：矿井内煤层群下方两端依次连接矿井通风巷道和矿井通井筒的采区注气通风巷道、注气巷道、上向倾斜注气岩孔、煤层群最下方煤层内的气化煤巷、穿过煤层群各煤层内的气化煤巷的竖直注气岩孔、煤层群最上方煤层内的气化煤巷及其两侧煤层内的气化煤孔依次连接，构成煤层气化炉的注气巷道钻孔组合；煤层群各煤层内的气化煤巷等长，在一个竖直平面上，分别依次连接本煤层内的采区煤气运输煤巷、矿井煤气运输巷道、矿井煤气运输井筒，构成采区煤气运输系统，该系统内的巷道、煤巷采用U形钢可伸缩金属支架支护；煤层群各煤层内的采区煤气运输煤巷，位于采区注气通风巷道上方并与之平行；采区注气通风巷道内有带多个开关阀门的气化剂氧气管道、气化剂水蒸气管道、压缩空气管道、二氧化碳管道和水管，构成采区注气管道组合。

2.如权利要求1所述的矿井内自点火煤孔煤层气化炉式采区，于煤层生产煤气，其特征是：沿煤层气化炉的注气巷道钻孔组合全长，有注气管，其一端连接采区注气通风巷道内的采区注气管道组合的各管道，另一端是位于气化煤孔的端部的注气管口；沿注气管全长内，有喷火剂管，其一端连接采区注气通风巷道内的喷火剂容器，另一端连接气化煤孔端部的注气管口处的喷出喷火剂火焰喷射器；注气管内有气体采样管，其一端位于采区注气通风巷道内的监测台，另一端在气化煤孔连接气化煤巷处穿过注气管壁伸出注气管外；上述注气管、喷火剂管、气体采样管、火焰喷射器、喷火剂容器，构成煤层气化炉的注气管组合；气化煤孔及其连接的注气管组合，构成自点火煤孔煤层气化炉；气化煤孔周边的煤被连续气化消耗，形成不断扩大面积的采空区。

3.如权利要求1所述的矿井内自点火煤孔煤层气化炉式采区，于煤层生产煤气，其特征是：煤层群最上部煤层内的气化煤巷两侧的煤层内，各有多条气化煤孔，各个气化煤孔均连接1条注气巷孔组合及其内的注气管组合，构成1个自点火煤层气化炉；1条气化煤巷内的多个自点火煤层气化炉同时生产煤气；结束煤气生产后的气化煤巷，两侧煤层的煤被气化消耗形成气化煤巷采空区。

4.如权利要求1所述的矿井内自点火煤层气化炉式采区，于煤层生产煤气，其特征是：沿采区注气通风巷道和煤层群各煤层内的采区煤气运输煤巷道的全长，将采区内的煤层群划分为多个等长的、互相连接的煤气生产单元；每煤气生产单元之内，均有采区注气通风巷道连接其两侧各1条的注气巷道，均有煤层群各煤层内煤气运输煤巷连接其两侧的各一条等长的气化煤巷，以及每条气化煤巷两侧煤层内的多条气化煤孔；每煤气生产单元内，煤层群最上部煤层内的气化煤巷内有多个煤孔煤层气化炉，每1个煤孔气化炉所连接的注气管组合中的竖直管件，穿过各煤层内的气化煤巷。

5.如权利要求1所述的矿井内自点火煤孔煤层气化炉式采区，于煤层生产煤气，其特征是：采区内的各煤层，按自上而下的顺序，整个煤层逐层接替生产煤气，煤层群最上方煤层为首采煤层；同一煤层内的各个煤气生产单元的2个气化煤巷，按与采区煤气运输煤巷内煤气流动方向相同的方向，依次按序接替生产煤气；同一煤层内相邻煤气生产单元的气化煤巷采空区之间，留有煤层的煤未被气化的隔离煤柱，以支撑其两侧气化煤巷采空区上方的坚硬岩层不变形，封闭各煤层气化炉和气化煤巷采空区。

6.如权利要求1所述的自点火煤孔煤层气化炉式采区，于煤层生产煤气，其特征是：生产煤气的气化矿井，彼此靠近的矿井进风通风井筒和矿井回风通风井筒，分别连接彼此靠近平行的矿井中央进风通风巷道和矿井中央回风通风巷道，将矿井划分为两侧；矿井每侧有1个矿井煤气运输井筒连接本侧矿井煤气运输巷道，上2个矿井煤气运输井筒彼此靠近以共用地面煤气生产设施；矿井每侧各有多个采区接替施工工程和生产煤气，每侧的采区的采区注气通风巷道，均一端连接矿井中央进风通风巷道，另一端依次链接本侧的矿井边界回风巷道、矿井边界回风井筒，构成矿井两侧独立的通风系统；矿井进风通风井筒采用地面空气压入井筒的通风方式；矿井每侧的采区的每条采区煤气运输煤巷，均连接本侧的矿井煤气运输巷道，构成矿井两侧各自独立的煤气运输系统；矿井一侧的采区生产煤气期间，矿井另一侧停止生产煤气，转为施工接替生产煤气的工程；生产煤气的矿井一侧，其内采区注气通风巷道连通矿井煤气运输巷道和采区煤气运输煤巷的上向巷道内，自下而上的密闭墙、沙袋密闭墙、水柱依次连接。

7.如权利要求1所述的矿井内自点火煤孔煤层气化炉式采区，于煤层生产煤气，其特征是；每个矿井煤气运输井筒，各自连接1个抽出煤气运输系统内的煤巷、巷道、井筒内的空气的地面抽风机。

8.如权利要求1所述的矿井内自点火煤层气化炉式采区，于煤层生产煤气，其特征是：调控矿井进风井筒所连接的压入大气空气式扇风机的进风压力，使生产煤气的采区注气通风巷道内的气压和生产煤气的气化煤巷内的煤气气压相等；各上向倾斜注气岩孔和竖直注气岩孔内，孔壁与注气管壁之间的孔隙，充满填充材料加以封闭；注气岩巷内，有密闭墙封闭各上向倾斜注气岩孔，密闭墙上有二氧化碳注气管，调控注入注气巷道端部的二氧化碳量，使密闭墙两侧的气压均等于气化煤巷中的气压。

9.如权利要求1所述的矿井内自点火煤层气化炉式采区，于煤层生产煤气，其特征是：连接地面锅炉的气化剂水蒸气管道，沿矿井煤气运输井筒、矿井煤气运输巷道、采区煤气运输煤巷、通达各注气管道端部的岩孔、各注气巷道、采区注气通风巷道铺设，并连接采区注气通风巷道内的气化剂水蒸气管道，该水蒸汽管道对应每个煤气生产单元有1个常关闭阀门。

10.如权利要求1或2所述的矿井内自点火煤孔煤层气化炉式采区，于煤层生产煤气，其特征是：煤气生产单元内最上部煤层的自点火煤孔煤层气化炉的注气巷道钻孔组合，由采区注气通风巷道、注气巷道、注气巷道端部的竖直注气管子井、煤层群最下部煤层内的采区煤气运输煤巷和气化煤巷、穿过煤层群各煤层内的气化煤巷的竖直注气岩孔、煤层群上部煤层内的气化煤巷及其两侧煤层内的气化煤孔依次连接构成；沿上述自点火煤孔煤层气化炉的注气巷道钻孔组合全长内有注气管组合；气化煤孔及其连接的注气管组合构成自点火煤孔煤层气化炉；煤层群最上部煤层内的气化煤巷内有多个气化煤孔，构成多个自点火煤孔煤层气化炉，其多个注气管组合均通过竖直注气管子井，竖直注气管子井的井壁与各注气管之间的空隙和各注气管之间的空隙，充满充填物加以封堵。